Способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местных источников

Способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местных источников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O Il N C A Н И Е ««««875266

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик к лвтовскомь свидвтвльствь (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву

/ (22) Заявлено 16.10.79 (23) 2854l08/23-26 (51)М. Кл.

G Ol N 5/00 с присоединениевт заявки И (23) Приоритет

Государственный комитет

Опубликовано 23,10.81. Бкмлетень,рте 39

Дата опубликования описания 25,10.8 1 ао делан изобретений и открытий (53) УДК.543,21 (088.8) в

Т. Н. >Кигаловская, И. N. Назаров, Ш. Д, (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени инст геофизики (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОТ УДАЛЕННЫХ И МЕСТНЫХ

ИСТОЧНИКОВ

Изобретение относится к аналитической химии, связанной с охраной окружающей среды и может быть использовано для излучения влияния промышленных источников на окружающую среду и изучения дальнего переноса загрязняющих веществ, а также выявления местных источников загрязнения.

Известен способ определения загрязнений от промышленных источников. Способ то заключается в отборе проб снежного цо-. крова на разных расстояниях от источника и измерении в них содерн<ания микроэлементов и других загрязняющих веществ fl).

Однако этот способ не позволяет раз«5 личить загрязнения or местных и удаленных источников и раздельно оценить их вклад в суммарную концентрацию загрязняющего вещества.

Наиболее близким по технической сушнссти и достигаемому результату к пред— лагаемому является- способ раздельного определения аэрозольных загрязненттй от удаленных и местных источников. Способ основан на том, что изотопы с меньшим периодом полураспада выпадают с аэрозолями ближе or места загрязнения, чем изотопы с большим периодом полураспада, Аэрозоли отбирают и анализируют стандартным методом (радиохимия, радиометрия) на содержание короткоживуших и долгоживущих изотопов (2).

Однако этот способ не пригоден для раздельного .определения аэрозольных загрязнений нерадиоактивными веществами.

Белью изобретения является обеспечение раздельного. определения в случае загрязнений нерадиоактивными веществами.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местных источников, отбирают пробу снега, отфильтровывают нерастворимые в воде примеси, выпаривают фильтрат и о количестве загрязнений от удаленных и местных источников судят по отношению веса нерастворимых в воде примесей к сухому остатку фильтрата. с (х)= j (о?е где „- концентрация элемента вблизи o

t0 источника загрязнения; — концентрация в пробе, отобранной Х в данном пункте; у — расстояние этого пункта от источника загрязнения, Показатель экпоненты К. может разли- )5 чаться для данных групп элементов в зависимости от их химических и физических свойств. Лля тяжелых элементов с малой упругостью паров при атмосферных.

20 условиях К больше, чем для легких или имеющих высокую упругость паров при нормальных атмосферных условиях. Лля данной группы элементов и данной скоро.сти ветра коэффициент К является посто25 янным для разных районов.

Отношение концентрации загрязняющего вешества в растворимой части пробы снега р,к концентрации в нерастворимой части увеличивается с удалением. от источника. Если указанное отношение обозначим через Р, то изменение Р с расстоянием от источника выражается формулой

p(x) =p(o) 0+", где )Ъо=(с р/q, ), - отношение концентраций вблизи источника;

Pg - аналогичное отношение в данном пункте; 40

Х вЂ” расстояние в км от рассматриваемого пункта до источника.

Коэффициенты К и M находились из соотношений

45.коэффициенты. К и сС постоянны для данной группы элементов при заданной скорости ветра. Например, при средней скорости ветра 20 км/ч цля свинца зна» чение К =(3+ О,З) 10 5 км, для цинка, медИ, никеля, ванадия и олова

К = (6 + 0 5).10 3 км ) При сред ней скорости aerpa 2 км/ч для свинца и указанной выше группы элементов значение К было практически одинаковым

55

3 8752

Лля суммарного загрязнения в сумме концентрации в нерастворимой частях про бы) концентрация загрязняющих веществ в пробах снега "снижае ся по экспоненте с удалением от источника. Таким образом, имеет место соотношение

66 4

-26 + 8 l0 км" " . Значения с . даны в примере.

Отбор и подготовка проб происходит следующим образом.

С целью обеспечения раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и местнь1х источников, отбирают и анализируют пробы снега на разных расстояниях от источника. Отбор проб может производиться стандартными пробоо тборниками, применяемыми в процессе снегомерной съемки при определении физических параметров снега или любыми другими средствами, не вносящими изменений в химический состав пробы, в любые сроки после установления устойчивого снежного покрова, не позже, чем за 1-2 нед до начала сны отаяния.

Пробы отбирают на ровных горизонтальных йлошадках не ближе, чем 500 м от железнодорожных линий, автомобильных трасс, окраин населенных пунктов. йля снижения случайных колебаний концентра« ций загрязняющих веществ снега нужно брать снег в трех точках на расстояниях

100-200 м друг от друга, отбирая снег на всю глубину снежного покрова, но так, чтобы не попадали частички почвы.

Пробы снега с трех пунктов помещают в одно полиэтиленовое ведро, растапливают.

Объем полученной воды должен быть не менее 2 л. Если объем снеговой воды оказывается меньше 2 л, то число проб следует увеличить, чтобы довести сред« нюю пробу до нужного объема. Весь объем снеговой воды фильтруют через беззольный фильтр, который высушивают под лампой или в термостате при температуре не выше о

100 С до постоянного. веса. Фильтрат наливают в полиэтиленовые бутылки и делят на части в зависимости- от числа определяемых групп загрязняющих веществ..В фильтрат пробы, предназначенной для определения микроэлементов, добавляют концентри рованную соляную или азотную кислоту квалификации ОСЧ (особо чистый) в количестве 2 мл íà 3. л снеговой воды. Перед фильтрацией беззольный фильтр должен быть взвешен на аналитических весах. После высушивания фильтр взвешивают вторично уже с пробой. Разность между весом фильтра с пробой и его весом перед фильтрацией равна весу сухого нерастворимого остатка пробы. Фильтрат выпаривают досуха на плитке, не доводя до кипения в кварцевых тиглях объемом 10 мл, добавляя пробу в тигель постепенно, небольшими порциями. Перед выпариванием тигель взвешивают на аналитических весах, 266 6 ния К и сГ. рассчитывались по приведенным выше формулам.

О дельные значения о6, вычисленные по данным, полученным в двух пунктах, лежат в пределах + 4 oL u оС вЂ” bA в тех случаях, когда нет достаточно интенсивных местных источников и перенос загрязняющих веществ осуществляется от одного удаленного источника. о B таблице приведены средние значения

5 875 после выпаривания пробы его взвешивают повторно, чтобы определить вес сухого остатка в фильтрате. Затем обе части пробы анализируют стандартными методами, по единой методике. Концентрации загрязняющих веществ выражают в весовых частях по отношению к сухому нерастворимому осадку на фильтре и по.отношению к сухому остатку фипьтрата и, кроме того, в расчете на объем снеговой воды также в весовых единицах. Например, крнцентрация определяемого вещества может быть выражена в мг/кг ипи в мкг/r или в мг/л для осадка на фильтре и сухого остатка фильтрата. По значениям концентраций t s загрязняющих веществ (микроэлементов),, ыыеренным в трех или большем числе точек, определяют величины k u Q как средние из нескольких наблюдений.

Пример . Выбран район с линейными размерами около 2000 км. На окраине выбранного района находился мощный источник аэрозолей, носителей микроэле,,ментов. В данном случае, при изучении загрязнения района с линейными размерами в тысячи км, в качестве источника цринималась группа промышленных предприятий, расположенных на одной территории с линейными размерами в десятки км, или промышленный город. Лля отбора проб исполь-зо зовались 8 метеостанций, на которых ведутся стандартные сетевые снегосъемки.

Метеостанции расположены примерно по оси розы ветров, со среднемесячной частотой ветра около 40% на уровне 850 мб. з5 . Каждая проба составлялась из трех, отобранных в начале, середине и конце снегомерного маршрута. Объем объединенной пробы обычно превышал 2 л воды, что обеспечивало достаточную репрезентатив- 4о ность измерений.

Каждая проба фильтровалась, подверГаясь тем самым делению на условно нерастворимую и условно растворимую части.

Условно нерастворимая часть, остававшая- 45 ся на фильтре, состояла в основном из сравнительно грубодисперсных нерастворимых частиц с некоторым небольшим. количеством субколлоидных, коллоидных частиц. Условно растворимая часть состояла из истинно растворенных, веществ и некоторого количества высокодисперсных, коллоидных -и субколлоидных частиц. Осадок на фильтре и сухие остатки растворя« лись в кислотах и анвлизировались стан- 55 дартным атомно-абсорбционным методом на содержание тяжелых металлов. Полученные из анализов данные о концентрациях используются для расчетов. ЗначеЕ (., -, hИ пунктов наблюдений. Каждое из значений представляет собой среднюю величину, полученную в результате измерений средних проб для двух данных пунктов и для измеряемых элементов. С умма берется только по положительным значениям О . Отрицательные значения (- могут свидетельствовать о наличии мощных местных источников (перенос в направле-, нии, обратном рассматриваемому). В таб- лице приведены значения с и Ь cLдля трех пунктов и значения с 4Z и с 4,6 рассчитанные по данным, получейньн л в пунктах l,2 и пунктах L, 3.

Пользуясь формулами для К и с, можно раздельно вычислить ожидаемые значения концентраций в условно растворимой и условно нерастворимой; частях проб в данном пункте. Разница между измеренным и вычисленным значением позволяет оценить концентрацию ингредиента, привносимого от неизвестного удаленного источника Фр иъм — фр вы,„ центрацию, привносимую местным источ ""ом Ч НИЗМ НВыч местного источника увеличивается значение ф,„(сухие выпадения) в данном пункте, поэтому значение )= фр/с уменьшается, снижается и значение 0Я/3(х)/@о)в формуле, по которой вычисляется с(.. Поэтому отдельные значения с -4,4 становятся меньше средней величины < <К или меньше нуля. Из таблицы видно, что в пункте 3 имеется местный источник никеля, в пунктах 2 и З - местные истопники меди. Вследствие переноса загрязняющего вещества в данный пункт от удаленного источника увеличивается количество вещества в условно растворимой части пробы, т.е. увеличивается значение фр, а следовательно, и величина <) . Если в данный пункт переносится загрязняющее вещество от другого источника, кроме рассматриваемого нами, (увеличивается фр ), то это приводит к увеличению с в данном пункте. Таким образом, 7 8752 если отдельное значение d. для данного ингредиента выше предела d. — ЬсС, это означает, что концентрация условно растворимого загрязняющего вещества выше oemдаемой вычисленной), т.е. кроме известного источника, от которого осуществляется перенос, появился еще другой неизвестный удаленный источник. В данном случае, иэ таблицы следует, что такой источник оказывает влияние на концентра- 1о цию условно растворимого никеля в пункте 2 и концентрацию условно растворимого цинка в пункте 3.

По известным значениям К и oL можно оценить расстояние до источника: 35

Ы„,= 0,82

Cq g >c(-üÛ

d<, = 0,05 с г З 108

0,42 + 0,31

Ас = 0,73

Ь А = 0,11

Никель

M - 020 !

С q,g< о М о,= 0,28 ф, + ЬОС ьа ф = 035

I с 2.,3 0360

+ 0,15

= 0,43

= 0,12

Пинк с(= 0,35 + 0,21

О(, + Ь 1 = О, 5 6

Ф- Ьс(,= 0,14

d„, 0,04

= -0,0 6

2 3

-= -0,06 4=— к

Медь

Ky,ä (o.-ЬФ

1. Назаров И. М., Фридман Ш, Д., 4> Ренне О. С. Использование сетевых снегосъемок для. излучения загрязнения снежного покрова. Теометеорология и гидрогеология", 1978, N 4, с. 74-78.

ВНИИПИ Заказ 9323/68 Тираж 910 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

= как Я щх)J Х Е Г ц >

Формула изобретения

Способ раздельного определения аэрозольных загрязнений от удаленных и мест ных источников, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью обеспечения раздельного определенйя в случае загрязнений нерадиотактивными веществами, отбирают пробу снега, отфильтровывает нерастворимые в воде примеси, выпаривают фильтрат и о количестве загрязнений от щ аценных и местных источников судят по отношению веса нерастворимых в воде примесей к сухому остатку фильтрата.

66 8

Формулы не применимы на расстояниях меньше 50-100 км. Результаты измерений могут также искажаться, если вследствие местных условий например, повышенной кислотной среды) сушественно повышается растворимость загрязняющих веществ местного происхождения в пункте исследования. В этом случае местные загрязнения, при неучете вышеуказанного обстоятельства, могут привести к ошибочному заключению о наличии постороннего удаленного источника. Поэтому, при обнаружении значений С > Х +ЬХнужен анализ местных условий.

Таким образом, предложенный способ позволяет раздельно определить аэрозольные загрязнения нерадиоактивными вэцествами от удаленных и местных источников.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2..Коган P. М., Назанов И. М„Фрид ман Ш. Д. Основы гамма-спектрометрии природной среды. М., Атомиэдат, 1976, с. 303-309.